HIDROGENACION DEL CARBON: RETORNO AL PASADO?Publicado porJavier Dufourel20 septiembre, 2006Comentarios (24)[Javier Dufour Anda]La hidrogenacin del carbn tiene como objetivo adicionar hidrgeno a la estructura del carbn, rompindola en la mayor extensin posible para obtener lquidos que sean destilables. Los primeros intentos realizados por Bergius a principios del siglo pasado se basaron en preparar una suspensin del carbn en aceites pesados, donde se disolva parcialmente, y aplicar altas temperaturas y presiones con el objetivo de craquear la estructura del carbn. Posteriores mejoras consistieron en la introduccin de un catalizador (xido de hierro, nquel-molibdeno o cobalto-molibdeno sobre almina) y de hidrgeno que moderaron las condiciones a aplicar, pasando de 900 a 400-450 C y de 1.000 a 150-200 bar.En cualquier caso, estas condiciones siguen siendo extremas y esto ha motivado que, excepto en condiciones excepcionales, esta tecnologa no haya podido competir con los productos derivados del petrleo. Tales condiciones son naciones sometidas a embargos comerciales, como Alemania durante las Segunda Guerra Mundial o Sudfrica desde los 50 hasta mediados de los 80 del siglo pasado, o que los precios del crudo sean muy elevados, precisamente como en la actualidad.Este panorama actual ha hecho que ciertos pases con grandes reservas de carbn hayan vuelto sus ojos hacia la hidrogenacin, junto con otras tecnologas como la gasificacin de carbn con posterior transformacin Fischer-Tropsch (licuefaccin indirecta del carbn). De entre todos ellos, China ha tomado la delantera construyendo la primera planta basada en licuefaccin directa, todo ello motivado por sus necesidades ingentes de crudos de petrleo. Las expectativas suponen que para el 2020 necesitar 450 millones de toneladas con una dependencia de la importacin del 60 al 62%.La empresa Shenhua Group Corporation Ltd. es la propietaria de dicha planta, que ser puesta en marcha durante el 2007 en Majiata, utilizando la tecnologa de la empresa Hydrocarbon Technologies Inc. Se trata de un proceso de doble etapa de reaccin (ver figura adjunta) en el que la mayor parte de la hidrogenacin se produce en la primera de ellas, actuando el disolvente (fracciones pesadas recirculadas de la propia planta) como donante de hidrgeno, mientras que en la segunda el disolvente se resatura y se completa la hidrogenacin del carbn. Las condiciones de operacin son 435-460 C, 170 bar y catalizador basado en hierro con tamao en la nanoescala.

La planta diseada es capaz de tratar hasta 6.000 toneladas por da de carbn y el hidrgeno necesario se producir in situ en el complejo por gasificacin del propio carbn con una capacidad nominal de 240.000 m3 por hora. Se esperan obtener ms de 1 milln de toneladas al ao de diferentes productos, mayoritariamente combustibles:ProductoProduccin (t/a)

Propano-butano70.000

Naftas (gasolinas)320.900

Gasleo diesel:620.800

Amoniaco (lquido)11.500

Azufre40.600

Fenol3.500

TOTAL1.067.300

Una de las ventajas de estos combustibles es su casi nulo contenido en azufre por los enrgicos tratamientos con hidrgeno y su buen rendimiento en los motores de combustin, especialmente el gasleo, por su composicin.Se esperan alcanzar buenos resultados con esta primera planta, de tal forma que ya existen otras tres en proyecto en la misma China y se estn realizando estudios de viabilidad en India y Filipinas.Etiquetas:Combustibles fsiles y CO2,Todas

Si te gust esta entrada anmate aescribir un comentarioosuscribirte al feedy obtener los artculos futuros en tu lector de feeds.ComentariosComentario byJorge Ruiz Moralesel 21 septiembre 2006 @16:32La imagen que has colgado no se ve apenas, podas cambiarla?

Me parece muy interesante lo que comentas. Hay dos cuestiones que nquizs convengan comentar:

1) el efecto sobre el medio de los residuos.

2) 2020 est a la vuelta de la esquina, y si cunde el ejemplo podramos soar con un futuro en la energa menos contaminate, ms barata y no monopolizada?Comentario byJavier Dufourel 22 septiembre 2006 @15:26Estimado Jorge.Gracias por los comentarios. Estamos tratando de mejorar la calidad de la imagen, pero de momento se nos resiste.En cuanto a los residuos, no dispongo de datos exactos, pero, en principio, las emisiones seran similares a las de una refinera, si tenemos slo en cuenta la planta de hidrogenacin. Quiz el balance fuera menos favorable si tuviramos en cuenta la gasificacin del carbn para la obtencin de hidrgeno. Un estudio interesante sera realizar un Anlisis de Ciclo de Vida de los combustibles obtenidos por esta va y la tradicional. En lo referente a residuos slidos, en estas plantas se generan los relacionados con el catalizador agotado. No conozco si tienen pensado algn tratamiento especfico, pero si solamente se componen de xido de hierro, cenizas y restos de carbn, e hidrocarburos podran alimentarse a un horno alto (por supuesto que previamente habra que ver su compatibilidad en cuanto a propiedades mecnicas y fsicas) o a un horno de cemento.De momento la tecnologa es bastante cara y slo es rentable para pases que dispongan de grandes cantidades de carbn de calidad (con bajos contenidos de contaminantes) y bajos costes de mano de obra. Adems es una tecnologa que se beneficia claramente de la "economa de escala", es decir, deben construirse plantas que permitan grandes producciones para disminuir costes. Segn se vayan construyendo ms plantas la tecnologa ser ms asequible. No obstante, no creo sta opcin sea viable a corto o medio plazo para pases que no dispongan de materias primas de las caractersticas adecuadas.Una clara ventaja de esta forma de obtener combustibles es que se evita la dependencia de los pases productores de petrleo. Todos conocemos bien el efecto que tiene esta concentracin de recursos petrolferos sobre los precios, la economa y la estabilidad mundial.

HIDRORAQUEO CATAITICOParmetros OperacionalesFue creado para producir productos ms livianos a partir de productos ms pesados, para incrementar as su valor comercial. Cabe destacar, que las cargas tpicas al proceso de hidrocraqueo son los gasleos pesados, los cuales pueden ser gasleos de vaco o gasleos craqueados, provenientes de unidades de craqueo trmico, o bien de craqueo cataltico. El proceso persigue maximizar la produccin de nafta o destilados, ya que son productos de gran valor en el mercado.El hidrocraqueo se logra al pasar una mezcla de gas rico en hidrgeno sobre una corriente de gasleo a travs de un catalizador, a las condiciones requeridas de presin y temperatura. Aunque hay numerosas reacciones qumicas simultneas, en general, el proceso consta de craqueo cataltico e hidrogenacin del gasleo.El grado de hidrocraqueo depende bsicamente del procesamiento del gasleo sobre el lecho de hidrocraqueo, a elevada presin parcial de hidrgeno y a alta temperatura. Mientras mayor sea la produccin requerida de componentes livianos o conversin, mayor ser la cantidad de hidrgeno y de catalizador de hidrocraqueo que se requiere dentro del reactor. Antes de que la alimentacin fresca entre en contacto con el catalizador de hidrocraqueo, sta debe de ser hidrotratada, a fin de remover los contaminantes tpicos.Es importantes sealar, que el hidrocraqueo es un proceso que combina el craqueo cataltico y la hidrogenacin, y por medio del cual los productos de la Unidad de Vaco (vacuum gas oil, VGO) se descomponen en presencia de hidrgeno y un catalizador, para obtener productos de mayor valor agregado. En comparacin con el craqueo exclusivamente cataltico, el hidrocraqueo tiene la ventaja de poder procesar cargas con alto contenido en azufre, sin desulfuracin previa.Cabe destacar, que el hidrocraqueo procesa cargas diversas de peso molecular elevado en un reactor trifsico (lquido-gas-slido). La relacin H2/hidrocarburo es altaLeer Ensayo CompletoSuscrbasepara garantizar la operacin estable del reactor. Usa catalizadores de acidez media a temperaturas que garanticen el craqueo, normalmente con baja isomerizacin. Alimentacin y ProductosLa materia prima seleccionada se introduce en primer lugar en una zona de reaccin de desnitrificacin y desulfuracin junto con una corriente lquida de reciclo e hidrgeno en condiciones de reaccin de hidrotratamiento. Cabe resaltar, que los gasleos de vaco (VGO) son la principal alimentacin del hidrocraqueador.La calidad de la alimentacin (gasleos de vaco) depende de los contaminantes principales como son: Nitrgeno: Alto contenido de N2 en la alimentacin neutraliza la acidez en el catalizador. Rango de Destilacin: Alto punto final acelera la desactivacin del catalizador, al requerir una mayor temperatura para mantener la especificacin en el producto. Asfaltenos: Son contaminantes permanentes para el catalizador, de existir en la alimentacin pueden desactiv ...Catalizador lquido inico para el mejoramiento de crudos pesados y extrapesadosWO 2009011559 A1RESUMENLa presente invencin est relacionada con el mejoramiento de crudos pesados, y extrapesados a travs de un esquema considerando el uso de catalizadores lquidos inicos a base de Mo y Fe. El catalizador es altamente miscible en el aceite crudo y se encuentran en fase homognea con el aceite crudo. Asimismo, la presente invencin est relacionada con el mejoramiento de crudos pesados en dos etapas, la primera con catalizador lquido inico, y la segunda con catalizador soportado. La gravedad API de los aceites crudos se incrementa de 12.5 a 19 unidades en la primera etapa y las viscosidades disminuyeron de 5600-1600 hasta 60-40 cSt determinadas a 37.8C. Mientras que en la segunda etapa, se obtiene un aceite crudo mejorado con 32.9 de API, viscosidades de 4.0 cSt, reduccin en el contenido de azufre total y nitrgeno de 0.85% peso y 0.295 ppm en peso, respectivamente. As como, una reduccin considerable de asfaltenos de 28.65 a 3.7 %peso.RECLAMACIONES(El texto procesado por OCR puede contener errores)REIVINDICACIONESHabiendo descrito Ia presente invencin, se considera como novedad y por Io tanto, se reclama como propiedad Io contenido en las siguientes reivindicaciones:1.- Un catalizador liquido inico en el procesamiento de aceite crudo pesado y extra pesado, caracterizado porque est constituida de sales inorgnicas de un metal del grupo VINA, tal como el fierro, en un intervalo del 0. 3 al 0.7 % en peso, y sales inorgnicas de un metal del grupo VIA, tal como el molibdeno dentro de un intervalo del 0.1 al 0.5 % en peso en una base acuosa.2. Un catalizador liquido inico, de conformidad con Ia reivindicacin 1 , caracterizada porque Ia sal inorgnica correspondiente del fierro, es particularmente el sulfato frrico.3. Un catalizador liquido inico, de conformidad con Ia reivindicacin 1 , caracterizada porque Ia sal inorgnica correspondiente del molibdeno, es preferentemente el molibdato amonio.4. El uso del catalizador lquido inico en el procesamiento de aceite crudo pesado y extrapesado, de conformidad con Ia reivindicacin 1 , el cual consiste en: a) adicionar al yacimiento de crudo (in-situ) el catalizador lquido inico, en concentraciones de 0.5 a 10 %peso, preferentemente de 2.0 a 0.1%peso; b) mezclar homogneamente; c) presurizar con hidrgeno a menos de 50 Kg/cm2; d) incrementar Ia temperatura a 250 - 4200C y Ia presin de 50 a 125 Kg/cm2, durante un tiempo de residencia de Ia reaccin 2 a 20 horas para Ia desintegracin de resinas y asfltenos hacia hidrocarburos de menor peso molecular, tal como gasolina y diesel.5. El uso del catalizador lquido inico, de conformidad con Ia reivindicacin 4, en donde los elementos activos a base de Mo, y Fe, se activan in situ a temperaturas de 225-275C.6. El uso del catalizador lquido inico, de conformidad con Ia reivindicacin 4, con el que los aceites crudos pesados y extrapesados a tratar presentan una Gravedad API de 4 a 14 grados y viscosidad de hasta 60,000 cSt @25 0C.7. El uso del catalizador lquido inico, de conformidad con Ia reivindicacin 4, con el que se incrementa Ia Gravedad API de por Io menos 4 unidades y hasta 10 unidades y se disminuye Ia viscosidad del crudo tratado hasta 40 cSt @25C.8. El uso del catalizador lquido inico, de conformidad con Ia reivindicacin 4, con el que se incrementa Ia fraccin destilable de los aceites crudos pesados y extrapesados tratados en por Io menos 18 %peso.9. El uso del catalizador lquido inico, de conformidad con Ia reivindicacin 4, en donde los aceites crudos pesados y extrapesados tratados disminuyen Ia concentracin de asfltenos contenidos hasta en un 50% y se elimina del 30 al 40 % del azufre contenido.10. El uso del catalizador lquido inico en dos etapas para el procesamiento de aceite crudo pesado y extrapesado, de conformidad con Ia reivindicacin 1 , en donde Ia primera etapa consiste en: a) el catalizador liquido inico y el aceite crudo son previamente mezclados y homogeneizados en Ia bomba de alimentacin a una temperatura entre 200-3000C preferentemente 2700C, antes de entrar a un reactor empacado con un contactor esttico que contiene varios elementos de mezclado ensamblados de tal manera que se encuentren entre s, a un ngulo de 90; b) enseguida, el aceite crudo y catalizador lquido inico homogenizados y preactivados se mezclan con una corriente de hidrgeno, en el intervalo de temperatura entre 350-4500C, preferentemente a 4000C para que se produzcan las reacciones de hidrodesintegracin/hidrogenacin de asfltenos y resinas a 250-4200C y una presin de 50 a 125 Kg/cm2, durante un tiempo de residencia de Ia reaccin 2 a 20 horas; en Ia segunda etapa: c) se mezclan los productos de reaccin de Ia primera etapa con una corriente de hidrgeno para alimentarlos a un reactor de lecho fijo empacado con un catalizador multimetlico a base de NiCoMoWP soportado en almina y/o en slico- aluminato amorfos y/o cristalinos, en concentraciones de 5 a 15 % en peso a una temperatura entre 250-4200C y una presin entre 50 y 125 Kg/cm2con un tiempo de residencia de 2 a 30 horas; llevndose a cabo las reacciones hidrodesintegracin, hidrodesulfuracin e hidrogenacin de los compuestos aromticos, Ia conversin de resinas y asfltenos a estructuras de menor peso molecular, tal como, gasolina, destilados intermedios y gasleos de carga a FCC.11. El uso del catalizador lquido inico, de conformidad con Ia reivindicacin 10, en donde, Ia gravedad API de los aceites crudos se incrementa de 12.5 a 19 unidades en Ia primera etapa y las viscosidades disminuyen de 5600-1600 hasta 60-40 cSt determinadas @37.8C; mientras que en Ia segunda etapa, se obtiene un aceite crudo con gravedad API de 32.9, viscosidades de 4.0 cSt, reduccin en el contenido de azufre total y nitrgeno de 0.85% peso y 0.295 ppm en peso, respectivamente, y Ia reduccin de asfltenos de 28.65 a 3.7 % en peso.DESCRIPCIN(El texto procesado por OCR puede contener errores)CATALIZADOR LQUIDO INICO PARA EL MEJORAMIENTO DE CRUDOSPESADOS Y EXTRAPESADOSDESCRIPCINCAMPO TCNICO DE LA INVENCINLa presente invencin est relacionada con un catalizador lquido inico para el mejoramiento de crudos pesados y extrapesados a travs de reacciones de hidrodesintegracin e hidrogenacin de molculas de asfltenos y resinas.El catalizador lquido inico es producido al disolver en agua, una sal de hierro, tal como el sulfato frrico (Fe23), el cual es modificado durante Ia preparacin con (SO4)2"y promovido con metales del grupo Vl B y VIII B de Ia tabla peridica.ANTECEDENTES DE LA INVENCINEn los prximos aos, una parte de los recursos naturales por explotar estar constituido principalmente por aceite crudo pesado, esto implica que Ia Industria Petrolera requiera desarrollar procesos de recuperacin secundaria y terciaria ms eficientes, por Io que el desarrollo y aplicacin de nuevas alternativas de explotacin para incrementar el ndice de productividad de los yacimientos y mejorar el transporte de crudos a los centros de refinacin, sern aspectos relevantes para mantener los niveles de produccin de combustibles demandados y as cumplir con los compromisos de refinacin y exportacin de hidrocarburos. Los yacimientos de aceite crudo pesado son difciles de explotar debido a Ia alta resistencia que presentan al flujo (alta viscosidad) y bajo rendimiento de fraccin destilable (